Генетический "переключатель" поможет помидорам плодоносить в холодную погоду

Ученые из Еврейского университета Иерусалима вместе с коллегами открыли генетический механизм, регулирующий развитие цветков и образование плодов у томатов.

Для появления плода томата мужские и женские органы должны развиваться синхронно, а пыльца должна высвобождаться вовремя. Холод и жара снижают жизнеспособность пыльцы и препятствуют оплодотворению.

Ученые показали, что в томате гормон ауксин работает как команда, которая запускает рост и развитие цветка и будущего плода. Чтобы этот гормон правильно запускал работу нужных генов, в растении действует встроенная система баланса: ускоритель – гены SlARF8A и SlARF8B, которые под действием ауксина направляют цветок к созреванию и выработке пыльцы, и тормоз – крошечная молекула микроРНК miR167. Эта молекула сдерживает избыточную активность генов, не давая им сработать раньше времени.

В норме плод начинает расти только после того, как произошло оплодотворение пыльцой. Но на холоде пыльца погибает, и сигнал к росту плода не поступает. Ученые с помощью генного редактирования ослабили "тормоз" miR167 и подправили работу генов-ускорителей. В результате переключатель сработал, и растение начало формировать сочные плоды без оплодотворения пыльцой (то есть без семян) прямо во время зимних холодов.

Работа опубликована в журнале New Phytologist.

Отредактированные растения начинали плодоносить раньше и успешно завязывали томаты даже в суровых зимних условиях, когда обычные кусты практически не дают урожая. При экспериментах модифицированные томаты в начале сезона сформировали в 18 раз больше плодов, а к моменту сбора урожая опередили контрольную группу по массе спелых томатов в 10 раз. Большинство плодов на измененных растениях успели полностью покраснеть, а сам куст получился более компактным, поскольку растение направило энергию на плоды, а не на зеленую массу.

"Наши результаты показывают, как томаты используют тщательно сбалансированную генетическую систему для координации развития цветков, высвобождения пыльцы и начала роста плодов, – отметила соавтор исследования профессор Наоми Ори. – Понимание этой системы поможет нам создать сельскохозяйственные культуры, способные приносить плоды в условиях, когда температуры затрудняют нормальное оплодотворение".

Открытие может продлить сезон выращивания томатов и особенно важно для промышленной переработки, где высоко ценятся бессемянные плоды.